Microprocédés polymères

Cet axe repose sur l’utilisation de systèmes microfluidiques (essentiellement des microréacteurs et micromélangeurs) pour la synthèse macromoléculaire. Cet axe se décline selon trois projets distincts :

• P1 Synthèse de particules de polymère fonctionnelles

Il s’agit de recourir à des systèmes microfluidiques pour la dispersion d’un liquide polymérisable dans un autre liquide immiscible sous forme de gouttelettes de distribution en taille très étroite (CV

• P2 Synthèse et nanoprécipitation de (co)polymère sous flux-continu

De part leurs dimensions spécifiques, les microsystèmes sont le siège de transfert de chaleur et de matière très rapides et offrent ainsi un atout indéniable dans le contrôle des réactions chimiques très rapides, fortement exothermiques et multiphasiques. C’est notamment le cas des réactions de polymérisation dont l’enthalpie peut atteindre jusqu'à -100 kJ.mol^-1. Elles peuvent également être fortement tributaires des transports diffusionnels de matière car, d’une part, les cinétiques mises en jeu sont souvent très rapides, et d’autre part, la viscosité du milieu réactionnel peut augmenter jusqu’à 7 ordres de grandeur comme dans le cas des procédés en masse (cas des polymérisations en chaîne et par étape). Par ailleurs, les polymérisations en phase hétérogène sont fortement dépendantes de l’aire interfaciale entre les fluides immiscibles. Grâce à des microréacteurs tubulaires (I.D. de 900 µm) et différents micromélangeurs (à délamination de flux et à jet d’impact) et au moyen de la plateforme CORSEMP (cf. page précédente), nous avons montré que l’emploi de microsystèmes permettait de mieux contrôler l’architecture macromoléculaire de (co)polymères linéaires et branchés, et que pour ces derniers l’efficacité de branchement était sensiblement accru. Enfin l’utilisation de micromélangeurs spécifiques nous a permis de précipiter en ligne les polymères synthétisés sous forme d’une solution colloïdale de particules de diamètre ajustable entre 90 et 200 nm.

• P3 Modélisation et simulation numérique des microréacteurs de polymérisation

Ce dernier projet met en oeuvre la modélisation de réactions de polymérisation (radicalaires classiques ou radicalaires « contrôlées ») couplée à la simulation numérique des écoulements de fluide pour dimensionner et tester de nouvelles géométries de microréacteurs.